【導(dǎo)讀】迎，與此同時，風(fēng)電場設(shè)計也備受重視。雖然風(fēng)電場電氣設(shè)計與傳統(tǒng)電廠設(shè)計的。原理相同,但傳統(tǒng)的設(shè)計方法并不一定適合風(fēng)電場設(shè)計。所以有必要進行專門針。線路選擇、風(fēng)機分組及連接方式?，F(xiàn)國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機組出線電壓。多為690V，多采用升至35kV方案。風(fēng)電場集電線路方案一般采用架空線或電纜。架空線的成本較低,但可靠性較低,電纜的成本高,可靠性也高；集電線。環(huán)形設(shè)計成本較高，但其可靠性較高。機分組多為靠風(fēng)機的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場施工的便捷性制定。并通過現(xiàn)有風(fēng)電場的數(shù)據(jù)，對方案進行技術(shù)和經(jīng)濟。方面的比較，確定最終方案并對其進行優(yōu)化。經(jīng)驗和參考意見,便于今后找出一套適用于風(fēng)電場電氣主接線設(shè)計的方法。

　　

【正文】 2U 1 .1 2 6 K VU 1 1 0? ?? ? ??? ??? 所以 ,變壓器高壓側(cè)電 壓為： 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 35 1NLT2NUU 3 4 .2 7 0 * U 1 0 6 .5 8 0 K VU? ? ??. 通過計算得出 : 表 5 優(yōu)化前 優(yōu)化后 有功損耗 無功損耗 電壓偏差 經(jīng)濟比較 表 6 優(yōu)化前 優(yōu)化后 線路長度 (km*萬元 ) 28*30 *30 斷路器 (個 *萬元 ) 5*30 4*30 電流互感器 (個 *萬元 ) 5*10 4*10 總價（萬元） 1040 955 優(yōu)化后 的線路長度 較之前減少了一些 ,斷路器和 電流互感器也 減少了各一個 ,投資成本 大約少支出 85 萬元。 結(jié)論 優(yōu)化后雖然在經(jīng)濟方面有所節(jié)省 ,但在技術(shù)方面的損耗過大 ,且由于每條線路的風(fēng)機增加 ,從而使得線路的可靠性下降 .所以不推薦此方案。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 36 線路優(yōu)化 線路的選擇 在 之前 線路的選擇中 ,原方案是就最大載荷量線路的載流量所選擇的導(dǎo)線截面積 ,而風(fēng)電場的線路并不是都處在最大載荷量的載荷下 ,在較少的風(fēng)電機的線路上選擇較為細的 LGJ95 形導(dǎo)線即可滿足載荷需求 .且在 最大載荷量 線路上也可以只在該線路的最后段線路處選用較粗的 LGJ120 形導(dǎo)線 ,以減少投入 . 現(xiàn)就對新選擇的線路方案與原方案進行對比。 首先為線路導(dǎo)線選擇的校驗 : 線路正常工作電流 : ? ?g NS 9 0 0 0I 1 4 8 .4 6 1 A3U 3 * 3 5? ? ? 由于最大負荷年利用小時少于 2021h,J=(架空線 )(,電纜 ), GJ1 I 1 4 8 .4 6 1S 8 4 .3 5 3 m mJ 1 .7 6? ? ? 故 ,架空線選擇導(dǎo)線為 35KV LGJ95 型 ,查得允許電流為 317A,正常允許的最高溫度為 90℃ ,r= ? /km,x= ? /km。 現(xiàn)計算得到架空線載流修正系數(shù) : al 25 C70 20K 5470 25K * I 54 * 248 261 .39 2 A 148 .46 1 A?? ?????? ? ? ? g .m a x 20 a l 0alI( ) ( ) 3 6 .1 C CI? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? 技術(shù)比較 變壓器銘牌參數(shù)不變 : Ns 63000 kva? 1 N 2 NU / U 110 / 35 K V? KNP 237 .0 K W??OP K W?? KU % ? , OI % ? 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 37 變壓器計算參數(shù) : 2 2K N 1 NT 22NPU 2 3 7 * 1 1 0R 0 .7 2 31 0 0 0 S 1 0 0 0 * 6 3? ? ?? ? 2 2K 1 NT NU % U 1 0 .1 8 * 1 1 0X 1 9 .5 5 21 0 0 0 S 1 0 0 * 6 3? ? ? ?6OT 221NP 4 0 .7G 3 .3 6 4 * 1 0 S1 0 0 0 U 1 0 0 0 * 1 1 0 ?? ? ?? 6ONT 221NI % S 0 .1 2 4 * 6 3B 6 .4 5 6 * 1 0 S1 0 0 U 1 0 0 * 1 1 0 ?? ? ? 圖 線路計算采用等效簡化法 ,具體方法見附錄 A。 （ 1）線路參數(shù) : r km? ? x km? ? l ? 22 2 1 1R r * l * R r * l r * l * * X x * l * ? ? ?? ? ? ? ?? ? ???? 由于線路長度小于 100Km,故不計線路電納的影響 。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 38 圖 53 等效電路 : 因此 已知 :當(dāng)該段線路布置為 7 臺風(fēng)機時 線路 損耗為 ： .1. 2. 1 2L1 LL 2AS 1 0 .5 M V AS 1 0 .5S ( ) ( R jX ) ( 1 .8 0 4 j 1 .1 2 ) 0 .1 6 2 0 .1 0 1 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 當(dāng)該段線路布置為 6 臺風(fēng)機時 線路 損耗為 ： .2. 2. 2 2L2 LL 2AS 9 M V AS9S ( ) ( R jX ) ( 1 .8 5 9 j 1 .1 2 ) 0 .1 2 3 0 .0 7 4 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 線路總損耗為 : . . .L L 1 L 2S S * 3 S * 2 0 .7 3 2 j 0 .4 5 1 M V A? ? ? ?? ? ? 線路初端的輸入功率需為 : . . .L f LS S S 4 8 .7 6 8 j0 .4 5 1 M V A? ? ??? 線路側(cè)電壓分布 : L 1 L L LL1LP R Q X * K VU 35U 9 K V?? ? ?????? 變壓器內(nèi)的功率損耗為 : . 2LT T T T TB222SS P j Q ( ) ( R j X )U4 8 .7 6 8 0 .4 5 1 ( 0 .7 2 3 j 1 9 .5 5 2 ) 0 .1 4 2 j 3 .8 4 3 M V A110? ? ? ??? ? ? ?? ? ? 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 39 由于變壓器側(cè)電納影響 ： 2x T T 22x T T 2P G U 0 .0 4 1 M V AQ B U 0 .0 7 8 M V A???? 變壓器的損耗為 : ,. TS 0 .1 8 3 j3 .9 2 1 M V A??? 總輸出電量為 : ,. . .T L TS S S 4 8 .5 8 5 j 4 .3 7 2 M V A? ? ? ??? 變壓器電壓 壓降 (不計 TU? ): T T T TT1P R Q X 4 8 .5 8 5 * 0 .7 2 3 4 .3 7 2 * 1 9 .5 5 2U 1 .0 9 6 K VU 1 1 0? ?? ? ??? ??? 所以 ,變壓器高壓側(cè)電壓為： 1NLT2NUU 3 4 .4 5 9 * U 1 0 7 .2 0 4 K VU? ? ??. 通過計 算得出 : 表 7 優(yōu)化前 優(yōu)化后 有功損耗 無功損耗 電壓偏差 經(jīng)濟比較 1,35KV架空線 28Km(導(dǎo)線為 35KV LGJ120),約 30 萬元 /Km,總造價約為 840萬元 ； 2,35KV 架空 28Km (型號為 35KV LGJ95 占 LGJ120 占 ),約25萬元 /Km(LGJ95),總造價約為 712 萬元 ； 其它設(shè)備不變 。 由此可見 ,新方案要比舊 方案價 格 低 128萬元。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 40 結(jié)論 新方案的成本較低，但是有功損耗、電壓偏差較大 。 鑒于此風(fēng)電場容量較小 ,如對 有功損耗、電壓偏差 沒有過大的要求應(yīng)選擇較便宜的新方案為好。 本章小結(jié) 本章主要敘述了基于原方案的一些改進優(yōu)化方案 ,并與原方案加以比較以確定其是否適用 。 第一個優(yōu)化方案雖然在經(jīng)濟方面有所改善 ,但在可靠性上卻大打折扣 ,故不予推薦 .第二個優(yōu)化方案是基于風(fēng)電場電源多且分布廣的特點 ,對輸電線路加以改善的成果 ,事實證明這是成功且可行的 .因此該風(fēng)電場的設(shè)計又多出了一個可行的參考方案以供選擇。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 41 結(jié)論 本 文主要結(jié)論如下： （ 1）風(fēng)電場集電線路方案從經(jīng)濟上考慮宜選取架空線方案，但在某些風(fēng)電場，特別是沿海地區(qū)，環(huán)境條件比較惡劣，采用架空線比采用埋地電纜方案的經(jīng)濟優(yōu)勢不明顯， 但在此次的設(shè)計中 鑒于其地形及經(jīng)濟考慮 ,架空線成為首選的方案； （ 2）在風(fēng)力 發(fā) 電場的多種分組連接方式中，鏈形結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本最低，但是有 無 功損耗、電壓偏差是最大的；單邊環(huán)形結(jié)構(gòu)的有 無 功損耗、電壓偏差是最小的，但是建設(shè)成本最高。 但 鑒于此風(fēng)電場容量較小 ,對電網(wǎng)影響較小。 如對有無 功損耗、電壓偏差沒有過大的要求應(yīng)選擇較便宜的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)方案 ； （ 3） 在最后提 出了方案優(yōu)化，并與原方案作了比較。其中：第一個優(yōu)化方案雖然在經(jīng)濟方面有所改善 ,但在可靠性上卻大打折扣，且有無功損耗和 電壓偏差 過大。第二個優(yōu)化方案是基于風(fēng)電場電源多且分布廣的特點 ,對輸電線路加以改善的成果 ,雖然在損耗上有所增加，但經(jīng)濟改善很好。因此 如對有 無 功損耗、電壓偏差沒有過大的要求 的情況下 應(yīng)選擇 成本較低 的 第二個優(yōu)化 方案 。 總之，本文對風(fēng)電場工程設(shè)計中的幾個主要的問題進行了一定深度的探討，總結(jié)出一些可在風(fēng)電場設(shè)計過程中用到的結(jié)論，并指出一些應(yīng)注意到的問題，可在今后的設(shè)計中作為參考。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 42 參 考 文 獻 [1] 風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定 （征求意見稿）； [2] 朱永強，張 旭主編 《風(fēng)電場電氣系統(tǒng)》 機械工業(yè)出版社， 2021,全書； [3] 龔 峰 , 王 丹 《內(nèi)陸風(fēng)電場電氣升壓系統(tǒng)設(shè)計探討》； [4] 李 暉，王 靖，解統(tǒng)成 《風(fēng)電場電氣設(shè)計特點及標(biāo)準(zhǔn)化》； [5] 張 娜 《淺談風(fēng)電場電氣一次系統(tǒng)設(shè)計》； [6] 熊信銀主編 .《發(fā)電廠電氣部分》（第三版） .中國電力出版社 ,全書； [7] 馮金光，王士政 . 《發(fā)電廠電氣部分》（第三版） .中國水利水電出版社 ,全書； [8] 潘柏崇 .“ 風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的 研究與應(yīng)用 ” .華南理工大學(xué) .專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文 ； [9]田僖 . “ 清遠水電站一次及發(fā)電機繼電保護設(shè)計 ” .西安理工大學(xué) . 專業(yè)學(xué)位本科 學(xué)位論文 ； [10]李光琦 《 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》 .水利水電出版社 ,1985,全書； [11]陳 珩 《 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 (第二版 ),中國電力出版社 ,1995,全書； [12]王建東 ,李國杰 《 海上風(fēng)電場內(nèi)部電氣系統(tǒng)布局經(jīng)濟性對比 》 .電力系統(tǒng)自動化 ,2021年 6月 10日； [13] 于永源 , 楊綺雯 《 電力系統(tǒng)分析 》 . 中國電力出版社 2021,全書； [14] 劉永前，施躍文，張 世惠 《 風(fēng)力發(fā)電場 》 .華北電力大學(xué)校內(nèi)試用教材； [15] 靳靜，艾芊，奚玲玲，張欣“海上風(fēng)電場內(nèi)部電氣接線系統(tǒng)的研究”，華東電力； [16] N. Jenkins “ ELECTRICAL DESIGN OF WIND FARMS” Dept of Electrical Engineering amp。 Electronics UMIST ； [17] G. QuinonezVarela, . Ault, O. AnayaLara and . McDonald “ Electrical collector system options for large offshore wind farms” 2021； [18] Mahidhar Nandigam and Shirshak K. Dhali “ Optimal Design of an Offshore Wind Farm Layout” Old Dominion University Department of Electrical and Computer Engineering Norfolk, VA 23320； [19] . Hopewell, F. CastroSayas, . Bailey “ OPTIMISING THE DESIGN OF OFFSHORE 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 43 WIND FARM COLLECTION NETWORKS” Sinclair Knight Merz,UK； 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 44 附 錄 附錄 A 等效算法 圖 A1 在計算過程中可將上述電路簡化為 : 圖 A2 簡化前的線路損耗為 : 221S I ( R jX ) ( 2 I ) ( R jX )? ? ? ? 簡化后的線路損耗為 : 22S 2( R jX )( 2 I )?? 可見 ： 21SS? 又因為線路的損耗并不是很大 ,故計算時采用此簡化方法 。 附錄 B 線路阻值計算 如下圖： 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 45 圖 B1 所以 , ? ? ? ? ? ? ?, , , ,2 1 2 1 1 1 2 1 1 2X [ ( X X X ) / /( X X